おはこんばんちはなら
読者の皆様はいかがお過ごしでしょうか。
筆者はというと、残り1週間となった有給期間をどのように過ごせばいいかと思案している最中です。
さて、今回は血液浄化でも透析に関する論文をご紹介。
たまたま猫の腎不全関連のポストを辿っていたら、ネコにも人間にも共通するIgM-AIMに関する最新の発表を発見し、早速翻訳作業に取り掛かってみました。
この論文自体は人間でのお話なので、ネコちゃん関連で来た方には申し訳ない。
というわけで、早速いきましょう。
透析導入の世界へようこそ。
Abstract(要旨)
背景
腎臓病(CKD)患者における透析開始の最適なタイミングと予後マーカーについては議論が続いており、死亡率と心血管リスクは患者によって異なっている。
方法
透析開始時の患者423人と、さまざまなCKD病期の患者563人を前向きに追跡した。 IgMおよび他の血清成分からのAIM解離を血清検体で測定した。 生存率解析により、各変数と死亡率および心血管リスクとの関連を求め、カットオフ値を算出し、クロスバリデーションを用いて検証した。
結果
IgMからのAIM解離はCKDの進行とともに増加し、血清の尿毒症状態と相関する。このことは、透析を開始した患者の血清では試験管内でIgMからのAIMの遊離が促進されたが、それ以前のCKD段階の患者の血清では促進されなかったことから示された。 血清中のIgMを含まないAIMの割合(fAIM%)が高い透析開始時の患者では、fAIM%が低い患者と比較して、尿毒症毒素やその他の毒性代謝産物の上昇、死亡率の上昇、心血管リスクの上昇が認められる。この予後相関は、eGFR、クレアチニン、イノシトールリン酸などの他のCKDバイマーカーでは認められない。 Wedは、透析開始後2年間の死亡率を予測するfAIM%のカットオフ値を46.27%と決定した。
結論
これらの所見は、血清fAIM%が透析開始時の予後マーカーとして機能しうること、および透析のタイミングを決定する基準として可能性があることを示唆している。
Chat-GPT 4oの見解
今回のプロンプトは「あなたは医師です。下記の論文について、要旨と所感を、非医療従事者と医療従事者に分けて分かりやすく述べてください。」と入力して出力された結果です。ではどうぞ。
要旨
この研究は、「マクロファージのアポトーシス阻害因子(AIM)」が血中での状態と腎不全患者の予後の関係を調べたものです。AIMは通常、五量体IgM(免疫グロブリンM)に結合して血液中に存在しています。しかし、腎機能が低下するとAIMがIgMから解離しやすくなり、その状態が腎不全患者の病態や治療後の経過に影響を与える可能性があります。この研究では、透析治療を始めた患者の血清中の「遊離型AIM(IgMから解離したAIM)」の濃度が、患者の予後を予測するバイオマーカーとなる可能性があることを示しました。
非医療従事者向け説明
この研究では、腎臓の機能が悪くなり透析を始めた人の血液中にある「AIM」という物質が、将来の健康状態を予測するのに役立つかどうかを調べました。AIMは普通、別の物質(IgM)とくっついて血液中にいますが、腎臓が悪くなるとそのくっつき方が変わります。この「くっついていないAIM」が多いほど、治療後の体調が悪くなる可能性が高いことがわかりました。これにより、AIMを測ることで、病気の進行を早めに察知したり、治療の方針を考える手助けができるかもしれません。
医療従事者向け説明
この研究は、血清中の遊離型AIM濃度が、透析導入後の予後予測に有用である可能性を示唆しています。AIMは通常、五量体IgMと結合して安定的に存在しますが、腎不全患者ではIgMからの解離が起こりやすいことが知られています。本研究では、透析導入時の遊離型AIM濃度が高い患者ほど、治療後の予後が不良であることが確認されました。この知見は、遊離型AIMが腎機能低下の進展や治療反応性を示すバイオマーカーとなり得る可能性を示しています。今後、透析患者の予後予測や治療方針の個別化に役立つ可能性があります。
所感
非医療従事者向け: 透析治療を受けている方々にとって、病状の進行を早く知ることができる新しい指標が見つかるのは、とても有望な話だと思います。医療者がより適切な治療を考えるために役立つ技術として期待できます。
医療従事者向け: AIMの遊離型濃度が、透析導入後の予後を評価する新たな指標として活用できる可能性は興味深いです。特に、慢性腎不全の進展メカニズムや、透析患者の治療最適化に向けたさらなる研究が期待されます。
筆者の一言
今回はapoptosis inhibitor of macrophage (AIM) の透析に関する情報を長々と解説してきました。
この論文に対するabstractはChat-GPT 4oがすでに分かりやすく述べているので、今更人間が書く必要もないと思われます。
CKDが進行するとともに、IgM-AIM複合体が解離し、そしてfreeAIMの%が上昇する。というお話。freeAIM%が上昇するとともに、尿毒症毒素やその他の毒性代謝産物の上昇、死亡率の上昇、心血管リスクの上昇が認められるらしい。これは、一つの物質でこれら関連物質のリスクを鑑別出来る画期的な方法と考える。
これらは、従来の予後予想バイオマーカーであるeGFR,Cr,イノシトールリ酸などの他のCKDバイオマーカーでは認められない。
これらより、透析開始後2年間の死亡率を予測するfreeAIM%のカットオフ値は46.27%と決定づけた。というもの。
現在の透析導入に関しては、早期導入も従来の導入も予後は変わらない事が知られており、開始の判断はGFR値よりも患者の症状とESKDに基づいて導入することになりますが、fAIM%を基準に透析導入をすることで、合併症の少ない透析生活を送ることが可能になるのではないでしょうか。
ただし、Limitationとして、fAIM%単独での予後予測精度はc-indexが0.658なので、AIM単独での運用は難しく、これから各種指標を組み合わせての運用が目指せるように研究を進めるそうです。
あとがき
はい!!というわけで、今回は透析導入の新指標に成り得る新物質であるfreeAIMについてご紹介しました!!
いやー難しい。本当に難しい。新領域?ということもあり、これを読みこむのには相当な時間が掛かります。筆者自身、解説しながら、未だに「ん…ん~…どういうこっちゃ…」と思う部分もあります。皆さんはどうでしょう。これについて、何かしらディスカッションが出来ればとても楽しいですね。これからこれが臨床で活躍する時には、透析人口はさらに減少しているのか、それとも逆に適切導入になることで増加することになるのか。
IgM-AIM複合体が普段から存在し、それがCKDの進行度により解離してfreeAIMとして存在することとなり、その量が多くなると予後が悪くなる。というお話ですかね。
これとNRI-JHやGNRIを掛け合わせて、何か新しい指標とか作れれば面白いなーと思っています(笑)
では今回はこの辺で!
翻訳全文はいつも通り下記に掲載しております!
ではまったね~ノシ
翻訳全文
Release of apoptosis inhibitor of macrophage (AIM) from pentameric IgM in serum predicts prognosis after hemodialysis initiation.
血清中の5量体IgMからのマクロファージのアポトーシス抑制因子(AIM)の放出は、血液透析開始後の予後を予測する。
Keisuke Yasuda , Akemi Nishijima , TomokoInoue , Toshio Takagi , Kazunari Tanabe Jun Minakuchi , Satoko Arai , & ToruMiyazaki
平易な言語による要約
進行した腎臓病患者の腎臓は、血液中の余分な水分や老廃物を取り除くことができません。 透析は老廃物や余分な水分を除去する治療法である。 我々は、腎臓病患者の血液サンプルから発見されたAIMと呼ばれるタンパク質が、腎臓病悪化の指標として使用できる可能性があることを発見した。 AIMレベルは、医師が腎臓病患者の予後を予測し、透析を開始する時期についてより適切な判断を下すのに役立つ可能性があり、腎臓病患者のケアを改善する可能性がある。
Abstract
背景
腎臓病(CKD)患者における透析開始の最適なタイミングと予後マーカーについては議論が続いており、死亡率と心血管リスクは患者によって異なっている。
方法
透析開始時の患者423人と、さまざまなCKD病期の患者563人を前向きに追跡した。 IgMおよび他の血清成分からのAIM解離を血清検体で測定した。 生存率解析により、各変数と死亡率および心血管リスクとの関連を求め、カットオフ値を算出し、クロスバリデーションを用いて検証した。
結果
IgMからのAIM解離はCKDの進行とともに増加し、血清の尿毒症状態と相関する。このことは、透析を開始した患者の血清では試験管内でIgMからのAIMの遊離が促進されたが、それ以前のCKD段階の患者の血清では促進されなかったことから示された。 血清中のIgMを含まないAIMの割合(fAIM%)が高い透析開始時の患者では、fAIM%が低い患者と比較して、尿毒症毒素やその他の毒性代謝産物の上昇、死亡率の上昇、心血管リスクの上昇が認められる。この予後相関は、eGFR、クレアチニン、イノシトールリン酸などの他のCKDバイマーカーでは認められない。 Wedは、透析開始後2年間の死亡率を予測するfAIM%のカットオフ値を46.27%と決定した。
結論
これらの所見は、血清fAIM%が透析開始時の予後マーカーとして機能しうること、および透析のタイミングを決定する基準として可能性があることを示唆している。
慢性腎臓病(CKD)の進行に伴い、糸球体濾過量(GFR)の低下や腎臓から排泄されるべき様々な尿毒症性毒素の蓄積が起こり、心血管疾患(CVD)3,4など様々な生物学的・臨床的機能障害を引き起こす。 最終的にCKDは末期腎不全(ESKD)に進行し、腎代替療法(KRT;血液透析または腹膜透析)や腎移植が必要となる5。 しかし、CKD患者に対する透析開始の最適な時期や、予後評価ESKD患者については、依然として論争の的となっている。 透析開始に関する決定は、推算糸球体濾過量(eGFR)やクレアチニン(Cre)値のみに基づいて行うことはできず、透析開始時のeGFRやCreは予後と強い関連はないことが多くの研究で報告されている6-16。 特に、無作為化比較試験であるIDEAL(Initiating Dialysis Early and Late)試験では、早期に透析を開始した場合(eGFR値が10~14mL/分/1.73m2と高い場合)は、遅く透析を開始した場合(eGFR値が5~7mL/分/1.73m2と低い場合)と比較して、生存率の改善やCVDイベント、感染症、透析合併症などの副次的転帰の改善にはつながらないことが明らかになった6。 その結果、現在のほとんどのガイドラインでは、透析開始の判断は、 1 GFR値7,9,17よりも、 患者の症状 と徴候関連 ESKDに基づくことが推奨されている。 その結果、CKD患者における透析開始の最適なタイミングを正確に予測したり、透析開始後の予後を確実に評価したりする客観的で広く利用可能なバイオマーカーは、基本的に存在しない。そこで、われわれはマクロファージのアポトーシス阻害剤(AIM;CD5Lとも呼ばれる)を、透析開始時の予後予測に用いるバイオマーカーの確立に用いることにした。 AIMは血液中に存在するタンパク質で、マクロファージの生存をサポートすることが最初に同定された18。 AIMはスカベンジャー受容体システインリッチ(SRCR)スーパーファミリーに属し、SRCRドメインとして知られる、それぞれ約100アミノ酸からなる高度に保存された3つのシステインリッチドメインを含んでいる18。.血流中では、AIMは主に、免疫グロブリンM(IgM)5量体との1:1比のタンパク質複合体として存在する19。 IgM-AIM複合体は約1000kDaと高分子量であるため、糸球体のサイズ選択性 、尿中に濾過されず、血液中を循環する20-22。 したがって、AIMの濃度は比較的血中濃度が高く、ヒトでは約5 µg/mL、マウスでは約3 µg/mLである23,24。5量体 IgM 構造は、大きなギャップを持つ非対称五角形で、AIM1分子は5量体IgMのギャップに収まる20。この結合様式には、IgMのFcドメインとAIMの2番目のSRCRドメインとの間のジスルフィド結合、およびIgMのFcドメインとAIMの3番目のSRCRドメインとの間の電荷相互作用が関与している20。 しかし、様々な病態において、AIMは5量体IgMから解離してIgM-free AIMとなり、多様な生理機能を示す。 特に、IgMを含まない AIMは、電荷相互作用とジスルフィド結合を介して、ダメージ関連分子パターン(DAMPs)を含む広範な有機性廃棄物 と結合する20,22,23,25-27。 この結合により、IgM 遊離型AIMは食細胞表面のスカベンジャー受容体と相互作用して貪食され、食細胞による廃棄物の取り込みを強力に促進する18,25-27。 AIMのこのメカニズムは、腎臓障害の予防と治癒に特に重要な役割を果たしている24,25。 AIMの治療効果に加え、IgM pentamer からのAIMの放出は、疾患に対する敏感な生理学的反応として、バイオマーカーとして疾患診断にも応用できる可能性がある。実際、血清中のIgM-free AIMを特異的に認識する抗体を作製することによって、ヒトやマウスの様々な疾患において血清中のIgM-free AIMレベルが上昇することが証明されている25,28-30。 注目すべきことに、AKI時には血清中のAIMの様々な割合がIgM五量体から解離し、血清中のIgM遊離AIMレベルはヒトやマウスの疾患の重症度に伴って上昇する。 そこで我々は、血清AIMがCKDの進行過程でどのような挙動を示すかを調べ、予後との関連を解析した。 IgM-AIM複合体に透析開始時の患者の血清を加えると、AIMの解離が有意に促進されることから明らかなように、CKDの進行に伴いAIMとIgMの解離が増加し、患者の血清の尿毒症状態によって誘導される可能性が高いことが示された。 さらに、AIM解離が高い患者では、血中の複数の有害物質の濃度が上昇し、全死亡およびCVDのリスクも上昇した。 さらに、透析開始時のfAIM%カットオフ値46.27%は予後予測能を有することが示された。
方法論
被験者と倫理
川島病院(徳島県徳島市)において、CKD外来患者およびESKDにより透析を受けることが決定した患者から検体および臨床情報を収集し、2年間前向きに追跡した。 透析開始時(DI)の患者については、2015年8月から2020年12月の間に維持血液透析の開始が決定した423人を募集し、初回透析の直前に血清検体を採取した。 CKD患者については、2021年4月~2021年9月の間に透析未実施の外来通院者563人を募集し、血清検体を採取した。 腎臓病で定義されたGFRカテゴリーの内訳は以下の通り: KDIGO(Improving Global Outcomes)ガイドラインによるGFR分類の内訳は以下の通りであった: G1-G2はn=137、G3a-G3bはn=252、G4-G5はn=17431,32であった。 患者のデータは医療記録から収集された。 これにはベースラインデータと、死亡、心血管疾患(CVD)イベント、腎代替療法(G4-G5患者)などの2年間の追跡期間中に発生した臨床イベントが含まれた。 CVDイベントには、不安定狭心症、心筋梗塞、うっ血性心不全、脳血管障害、末梢動脈疾患または重症虚血肢、入院を要する不整脈、大動脈瘤 および 心血管系死亡が含まれた。CVDイベントには、不安定狭心症、心筋梗塞、うっ血性心不全、脳血管障害、末梢動脈疾患または重症虚血肢、入院を必要とする不整脈、大動脈瘤、心臓血管死が含まれた。さらに、透析を受けていて推定アルブミン漏出量が4g以上の患者12人から透析前後の血清検体を採取した。 さらに、井上病院(日本、長崎)で健康診断を受けた腎疾患のない60歳以上の健康な人から血清サンプルを採取した。ヒトを対象とした分析については、血清提供者から文書によるインフォームド・コンセントを得た。 研究プロトコールは、東京大学医学系研究科倫理委員会(承認番号2019338NIおよび2019278NI)、IAMヒト研究倫理委員会(承認番号IAM2023003およびIAM2023012)および川島病院倫理委員会(承認番号0744、0745、0746、0747、0748、0749および0750)の事前承認に反映されているように、1975年のヘルシンキ宣言の倫理的ガイドラインに準拠している。
測定 ヒト 血清 IgM遊離AIM、総AIM、インドキシル硫酸およびペントシジン
マウス抗ヒトAIMモノクローナル抗体(クローン#11および#12、当研究室で樹立)を用いて、血清検体中のIgM遊離AIM濃度をELISA法で分析した。 総AIM量(IgM遊離+IgM結合)については、マウス抗ヒトAIMモノクローナル抗体(クローン#6および#7、当研究室で樹立、株式会社免疫生物研究所、群馬、日本からも入手可能)を用いた。 手順は、Biomek i7 Automated Workstation(Beckman Coulter)とBioTek 405 LS washer(BioTek Instruments, Agilent Technologies)を用いて行った。 その後、fAIM%(AIM全体に占めるIgMを含まないAIMの割合を示す;図1)を算出した。 血清インドキシル硫酸(IS)およびペントシジン濃度は、 高速 液体 クロマトグラフィー ( 伏見 製薬 株式会社、丸亀 、日本)によって分析した。
Measurement of the increase in IgM-free AIM level after addition of serum to IgM-AIM complexes
健常人、G1-G2、G4-G5、DI群の血清(各n=20)、fAIM%が高いDI患者および低いDI患者の血清(各n=12)、透析前後の血清(各n=12)を添加することにより、IgM-AIM複合体からのAIMの放出が誘導されるかどうかを調べた。 手順は以下の通りである: (1) 血清サンプル13.5μlを血清由来IgM-AIM複合体(22mg/ml)1.5μlと混合し、37℃で5時間インキュベートした。 その後、この混合物5μlを1% BSA-PBST245μlに添加した。 その後、IgMを含まないAIMのレベルを前述のELISAを用いて測定した。 (2) 同じ血清サンプル15μlを37℃で5時間インキュベートした。インキュベーション後、4.5μlの血清(ステップ1の5μlの血清量に相当)を245.5μlの1%BSA-PBSTに混合し、同じELISAを用いてIgM-free AIMレベルを測定した。 (3)ステップ1で得られた値をステップ2の値から差し引き、IgM-free AIMレベルの増加量を決定した。 負の値はゼロとみなした。
メタボロミクス
島津テクノリサーチ株式会社(日本、京都市)により、fAIM%が高いまたは低い(中央値を超えるまたは下回る)DI患者および健常者の血清(n=各12)のガスクロマトグラフィー質量分析(GC-MS)分析を一括して行った。 まず、抽出溶媒として2-イソプロピルマレイン酸メタノール:クロロホルム:水(2.5:1:1)を用い、ヒト血清中には存在しない内部標準物質IPMA(2-イソプロピルマレイン酸)を調製した。 次に、血清試料をこの抽出溶媒に加え、混合して抽出を開始し、次いでメトキシルアミン(メトキシム化のため)およびN-メチル-N-トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド(TMS誘導体を得るため)で処理した。 ブランク溶液を得るために、サンプルの代わりに精製水を用いて同じ手順を行った。 得られた試料をガスクロマトグラフ質量分析計(GCMS-QP2010Ultra;島津製作所)を用いて分析した。SHIMADZU Smart Metabolites Databaseに登録されている401化合物(メトキシム誘導体やTMS誘導体の異性体を含めると568化合物)のうち、試料溶液中にピークが検出された化合物をピックアップした。 これらの各化合物のピーク面積を内部標準物質IPMA-3TMS(2-イソプロピルマレイン酸-3TMS)のピーク面積で割ってIPMA補正値を求めた。 クロマトグラム上で明瞭なピークとして分離できなかった化合物は合算し、それらの合計 IPMA補正値を算出した。さらに、同一成分由来の複数の化合物(メトキシム体やTMS誘導体異性体など)が検出された場合は、IPMA補正値が最も高い化合物の値を使用した。サンプル溶液のIPMA補正値がブランク溶液のIPMA補正値の数倍を超えなかった化合物については、環境または取り扱いによる汚染物質を考慮し、0.0001(図6に示す各グループのテーマ値の相対的な増加の変化を決定する際に、分母がゼロであることによる計算上の問題を避けるため、他の測定値よりも小さい)の値を割り当てた。)
プロテオミクス
島津テクノリサーチ(株)(京都市)は、この分析法の技術的・条件的限界のため、プール血清サンプル(n=20)を用いてのみ実施可能であった。(この分析法では、技術的および条件的に限界があるため、プール試料(n=20ずつ、1人当たり10µLを混合して200µLを調製)を用いてのみ実施できた。) 各サンプルについて、濃縮タンパク質溶液の30µgをクロロホルム-メタノールで沈殿させ、減圧下で乾燥させた。次に、ペレットを尿素とジチオスレイトール(DTT)で再溶解し、変性と還元を行った後、ヨードアセトアミドでアルキル化し、DTTでクエンチした。その後、MonoSpinC18(GLSciences)を用いて脱塩精製を行い、溶出液を減圧下で乾燥した。乾燥残渣をトリエチルアンモニウム炭酸水素緩衝液で懸濁し、TMTsixplexIsobaricLabelReagentSet(ThermoFisherScientific, Waltham,MA)を用いてTMTでペプチドを標識した。ヒドロキシルアミンで安定化した後、各サンプルは60µgのタンパク質を含むように分注し、MonoSpin C18を用いて再度脱塩した。TMT標識ペプチドの分画は、MonoSpinSCX(GLScience)34を用いて行った。 すべてのフラクションは、Direct FlownanoLCsystem (Easy-nLC1000TM; ThermoScientific)を用いたLC-MS/MS(QExactivePlus (TM) Quadrupole-OrbitrapMassSpectrometer, ThermoScientific)で分析した。MS/MSスペクトルはProteomeDiscoverer2.5.0(ThermoFisherScientific)に組み込まれたMASCOTengine(version2.8.0)(Matrix Science)を用いて解析した。比較分析のために、各タンパク質に特異的な一意のペプチドのみを分析し、他のタンパク質と同じ配列を持つペプチドは、比較分析結果に影響を与えないように除外した。Healthyグループに対するAIM%が高いまたは低いDI患者のタンパク質の比は、各アバンダンサー比を、そのサンプルに含まれる全タンパク質のアバンダンサー比のメディアノで割ることによって正規化した。
統計分析
HC、G1-G2、G3a-G3b、G4G5およびDI患者間の血清マーカーレベルの比較については、一元配置ANOVAに続いてTukey-Kramer’s spost hocanalysistestが実施された。HC、G1-G2、G4-G5、およびDI患者のIgM-AIM複合体に血清を添加した後のIgM遊離AIM量の増加の比較には、Tukey-Kramerによる一元配置ANOVAが用いられた。一元配置ANOVAはDI患者におけるfAIM%の高群と低群の比較に使用され、ペアードテストは透析前と透析後の同一患者の血清の比較に使用された。 DI患者の2年生存率解析では、追跡期間が90日未満であった(59例)、透析開始後に透析方式が腎移植に変更された(24例)、死亡原因が自殺または事故に関連しない(2例)などの理由で85例が除外された。ステージG4-G5の174例のうち、追跡期間が90日未満であったため、2年間の生存率解析から8例が除外された。 自殺または事故による死亡が観察された。 Kaplan-Meier法を用いて、DI患者の全死因死亡確率とG4-G5患者の腎代替療法または全死因死亡確率を推定し、log-ranktestを用いて2群間の生存曲線を比較した。 Cox比例ハザードモデルを用いて、転帰と各パラメーターとの関連についてのハザード比および95%信頼区間を推定した。 CVDイベントと各パラメータとの関連に対する非心血管死の潜在的な影響を最小化するために、CVDイベントのリスクを評価するために累積発生率関数を計算し、Pepe and Mori検定を用いて群間比較を行った。 これらの解析において、追跡期間はコホートに入ってから最も早く目的のイベント、死亡、または打ち切りが発生するまでの差として計算した。 多変量回帰モデルに含まれる共変量は、年齢、性別、糖尿病の有無であった。 DI患者の全死亡を予測するための最適なカットオフ値を計算するために、STATAのplitsamplepackageを用いて、データを無作為にTraining Data SetとTestingDataSet(7:3の割合)に分割した。 具体的には、訓練データセットを5分割し、訓練データセット内で、STATAのstroccurveパッケージを使用して、時間依存ROC曲線に従って730日時点のYoudenindexを最大化するカットオフ値を同定した。 その後、検証セット内で、このカットオフ値を用いて、730日時点のCoxproportionalhazardsmodelにおける感度、特異度、Harrellの一致指数(c-index)が、RのtimeROCパッケージとSTATAのstcoxパッケージとlincomパッケージを用いて計算された。 5重のクロスバリデーションのうち、5重から得られたカットオフ値のテーマが採用された。次に、Testing Datasetにおいて、カットオフ値で割った変数のKM曲線が作成され、log-rank検定を用いて評価された。 このプロセスのフローチャートを図2に示す。 データはRstudioとR(バージョン4.3.2)、Stata/BE 17.0(StataCorp LLC, College Station, TX)を用いて分析した。 すべての検定において、各変数について欠損のないすべてのデータを用いて両側検定を行った。 統計的有意差は、特に断りのない限り、* P< 0.05、** P< 0.01、*** P< 0.001で示した。
Results
進行したCKDにおけるIgMペンタマーからのAIMの遊離の増加
透析開始時(DI)の患者423人、さまざまなGFRカテゴリー[G1-G2、G3a-G3b、G4-G5]31,32にまたがるCKD患者563人、および腎疾患のない健常対照者74人(HC)の血清を分析することにより、CKDの重症度の進行に伴い、IgMからのAIMの解離が増加する傾向を明らかにした。 研究対象者の特徴を表1に、CKDの病因を補足表1に示す。 AIM全体に占めるIgMを含まないAIMの割合であるfAIM%の上昇(図1)は、図3に示すように、DI患者およびカテゴリーG4-G5の患者で顕著であった。DI患者のfAIM%は46.69%±20.12%で、HC(23.18%±9.52%)、G1-G2群(20.91%±14.20%)、G3a-G3b群(25.29%±14.29%)、G4-G5群(31.40%±16.47%)より有意に高かった(すべてP<0.0001)。 同様に、CKD35,36に関連する代表的な尿毒症毒素であるCreとBUN(血中尿素窒素)、ISとペントシジンの増加は、HC、G1-G2、G3a-G3b、G4-G5と比較してDI患者で顕著であった(すべてP<0.0001)、G4-G5群ではHC、G1-G2、G3a-G3bと比較して(すべてP<0.0001、ただしG4-G5のペントシジンはHCと比較してP=0.0002)。 さらに、CKDの進行および血管石灰化のリスクの増加と関連することが報告されている無機リン(IP)37-39も、DI群(対G1-G2、G3a-G3b、およびG4-G5;すべてP<0.0001)とG4-G5群(対G1-G2、P=0.0003;対G3a-G3b、P<0.0001)の両方で有意に上昇した。
透析開始時に血清中のAIMとIgMの解離が促進された
DI患者においてfAIM%の顕著な増加が観察されたことから、このAIMの放出は、DI患者の血清の尿毒症状態によって引き起こされるのではないかという仮説を立てた。このことを調べるために、健常人、G1-G2、G4-G5、DI群から血清サンプルを選択した(各20サンプル)。 これらをヒト血液から精製したIgMAIM複合体に加え、IgMfree AIMがどの程度増加するかを調べた。 図4に示すように、IgM-free AIMが有意に増加したのはDI群のみであった(対HC群、P=1.091×10-6;対G1-G2群、P=2.660×10-7;対G4-G5群、P=3.135×10-7)が、G1-G2群およびG4-G5群の血清を添加しても、IgM-free AIMの解離は健常群に比べて有意に増加しなかった(それぞれP=0.9863およびP=0.9904)。 これらの結果は、DI患者の血清中の物質がAIMの放出を誘導するという仮説と一致している。
血清中のfAIM%は透析開始時の患者の予後と関連する
次に、IgMからのAIM遊離の程度が、G4-G5患者と同様に透析開始時の患者の予後と関連するかどうかを調べるために、2年間の生存時間分析を行った。 DI群では338例で、死亡率は46例、CVDは102例であった。 G4-G5群166例では、死亡13例、KRTを必要とした患者46例、CVD16例であった。CVDの発生機序の内訳は補足表2に示した。 DI患者では、AIM%が中央値より高い患者は中央値より低い患者より死亡率が有意に悪く、CVDの発生率も高かった(図5a、b;それぞれP=0.0009、P=0.0008)。連続変数としてCoxproportional hazards回帰モデルを用いて分析した場合でも、fAIM%は、年齢、性別、糖尿病(DM)の有無を調整した後も、死亡率およびCVDと有意に関連していた(表2;それぞれP=0.0001およびP=0.0478)。 一方、BUN、IS、ペントシジンおよびIPは、糖尿病患者の予後と有意な関連を示さなかった(図5a、b、表2)。これらのグループはいずれも透析開始時の腎機能が良好な患者を反映しており、先行研究8,9と一致している。 年齢、性別、DMを調整した後では、死亡率とGFRおよびCrewの両方との関連は有意ではなくなった(表2;それぞれP=0.8830およびP=0.7856)。 一方、G4-G5群では、fAIM%は死亡率やCVD発生との有意な関連を示さなかった(補足図1a、b;それぞれP=0.0920、P=0.6624;補足表3;それぞれP=0.6437、P=0.7226)。 IS、ペントシジン、IP、BUN、eGFR、Creについては、G4-G5群で死亡率/KRTおよびCVD発症との関連が有意であった(補足図1a、b、補足表3)。 同様の結果は、各変数を中央値で割ったCox比例ハザード回帰モデルでも観察された(補足データ1)。 したがって、病期G4-G5では、尿毒症、BUN、Cre、eGFRなどの従来のマーカーが予後をよく示していたが、透析開始時には、fAIM%のみが予後と有意に関連していた。
透析開始時の高fAIM%患者における血清の不健康なプロフィール
IgM pentamerからのAIM放出のレベルが透析開始時の患者の予後をどのように反映するかについて、そのメカニズム的な手がかりを得るために、GC-MSとTMT LC-MS/MS33を用いて、fAIM%が中央値より大きいDI患者と中央値より小さい患者における様々なサイズと特性の血清代謝溶質(低分子化合物とタンパク質)のレベルを分析した。 補足データ2には、DI患者と健常対照者における血清溶質の全リストとその濃度が示されている。 GC-MSでは、DI患者の高fAIM%群と低fAIM%群の両方で、健常人よりも高い値を示した化合物の約66%(44/67)が、高fAIM%群では低fAIM%群に比べて高い値を示した。同様に、LC-MS分析でも約65%(156/240)がこのパターンに従った。 さらに、健常人と比較してDI患者の高fAIM%群と低fAIM%群の両方で低かった化合物のうち、GC-MSでは約69%(22/32)が低fAIM%群よりも高fAIM%群で低く、LC-MSでも約63%(149/236)がこの傾向に従った。 このように、検出された化合物の約3分の2は、高fAIM%群では低fAIM%群よりも健常群から遠ざかるパターンを示した。さらに、血清中の低分子化合物および蛋白質で、健常対照群と比較してDI患者で増加したもののうち、尿毒症性毒素および疾患関連毒性/炎症性分子の大部分は、いずれもCKD患者の血清中に蓄積することが報告されており40-44、高fAIM%群では低fAIM%群よりも高濃度であった(図6a,b)。
図6 透析開始時の高fAIM%患者における不健康な血清メタボリック溶質プロファイルとIgMからのAIM放出の増加。a fAIM%が高いか低い(中央値より大きいか低い、それぞれn=12)DI患者と腎臓病のない健康な人(HC;n=12)の血清についてGC-MS分析を行った。 同定された溶質(低分子化合物)とそのレベルの詳細はSupplementaryData2にある。高fAIM%群と低fAIM%群の両方でHCより上昇した低分子化合物のうち、CKD血清中に蓄積することが以前に報告された尿毒症毒素と疾患関連有害分子が選ばれた40-44。 低fAIM%群の平均値から高fAIM%群の平均値への相対的増加の倍数変化を計算し、対数値(log1:5)で示した。 b 高fAIM%、低fAIM%のDI患者(各n=20)およびHCの血清混合物を用いたTMT LC-MS分析。 溶質(タンパク質)とそのレベルの完全なリストは補足データ2にも示した。 (a)と同様に、CKD血清中に蓄積することが報告されている尿毒症性毒素および毒性/炎症性タンパク質は、HCよりも高fAIM%群と低fAIM%群の両方で高値を示したタンパク質から選択した。各タンパク質について、低fAIM%群と比較した高fAIM%群の相対的増加量の変化量をlog1:5で示した。 CSF1R;マクロファージコロニー刺激因子1受容体、CD14;単球分化抗原CD14、HLA-B;HLAクラスI組織適合抗原Bα鎖、CD163;スカベンジャー受容体システインリッチタイプ1タンパク質M130、LPS;リポ多糖。 c GC-MS分析で同定されたHCと比較して、高fAIM%グループと低fAIM%グループの両方において、各アミノ酸が増加(紫色の棒)または減少(黄色の棒で示す)した場合の、低fAIM%グループに対する高fAIM%グループの相対的な変化量をlog1:5で示す。 高fAIM%および低fAIM%のDI患者の血清(各n=12)、またはe透析前後の血清(各n=12)をIgM-AIM複合体に添加した後のIgM-遊離AIM濃度の増加。 P値は、d一元配置分散分析(one-way ANOVA)またはe一対t検定(paired t-test)により算出した。
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図6bでは、炎症マーカーCRP(C反応性タンパク質)が高fAIM%群で上昇していることが示されており、DI患者においてfAIM%がCRPと有意な正の相関を示した結果(補足表4)と一致している。 さらに、健康全般に影響を及ぼすと思われるいくつかの種類のアミノ酸については、大部分が高fAIM%患者よりも低fAIM%患者の方が高値であった(図6c)。 したがって、fAIM%が高いDI患者は、血清中の尿毒症性毒素を含む有害な代謝溶質の濃度が高く、アミノ酸のような有益な物質の濃度が低いため、予後が悪く、逆もまた同様であった。 この結果は、AIMのIgM五量体からの解離の程度、血清代謝プロファイル、患者の予後の間に三角形の関連があることを強く示唆している。 血液中の生化学的プロフィールが悪く、有害な物質の濃度が高かったり、有益な物質の濃度が低かったりする人は、予後が悪い傾向がある可能性がある。このような逆のプロフィールは、AIMの解離を促進する可能性があり、AIMの解離の程度をモニターすることが、予後の重症度を評価するマーカーになる可能性を示唆している。 この仮説に一致するように、高fAIM%と低fAIM%のDI患者の血清をIgM-AIM複合体と反応させたところ、高fAIM%群の血清は有意に大きなAIMの放出を誘導した(P = 0.0142)(図6d)。 図6aに示した上位5つの化合物は有意なAIM遊離を誘導しなかったので(補足図2)、これら5つ以外の化合物、あるいはGC-MSおよびLC-MSで検出された 複数の化合物の組み合わせが、AIM解離に関与している可能性がある。さらに、IgM-AIM複合体に前および後のダイアライザーを添加したところ、ダイアライザー後の血清はAIM解離を有意に減少させた(P=0.0427)(図6e)。血清中のIgMペンタマーからのAIM解離の程度、すなわちfAIM%は、透析開始時の患者の血清代謝溶質プロファイルの健康状態をよく表しており、それによって患者のその後の予後を明らかにするかもしれない。
死亡率予測のための透析開始時のfAIM%のカットオフ値
透析開始時におけるAIM%の予後予測精度を検証するため、図2のフローチャートに従ってカットオフ値を算出し、その精度を検証した。 データはランダムにトレーニングデータセットとテストデータセットに分けられた。 Trainingデータセットで5フォールドのクロスバリデーションを行った後、すべてのフォールドのカットオフ値のテーマを設定し、Testingデータセットでは、KM分析とlog-rank検定を用いてこのカットオフ値を評価した。 各フォールドの結果を補足データ3に示す。 fAIM%については、採用したカットオフ値は46.27%で、平均感度は73.1%、特異度は59.8%、c-indexは0.658であった(表3)。 さらに、このカットオフ値の有効性はテストデータセットで検証され、fAIM%がこのカットオフ値以上のグループは、それ以下のグループに比べて有意に予後が悪かった(P = 0.0029)(図7)。 一方、他の変数については、log-rank検定は有意ではなかった。 これらの結果は、透析開始時の予後予測精度AIM%(カットオフ値46.27%)を支持するものであった。 さらに、検証セットにおけるc-indexが、トレーニングデータセットの5重クロスバリデーションにおける5重のfoldの中央値にあるfoldからカットオフ値を採用しても、結果は同様であった(補足図3、4、補足表5)。 したがって、透析開始から2年後の死亡率の予測因子として、fAIM%のカットオフ値を46.27%と決定する。
報告概要
研究デザインに関するさらなる情報は、この記事にリンクされているネイチャー・ポートフォリオ報告書サマリーで入手できる。
考察
以前、我々のチームや他の研究者たちは、様々な疾患においてAIMがIgMペンタマーから解離することを観察した。ここでは、図3に示すように、進行したCKDのヒトでも同様の結果が得られた。DI患者におけるfAIM%の増加は、DI患者の血清の尿毒症状態によって誘導されると考えられる。特に、DI患者の血清をIgM-AIM複合体に加えると、HCやそれ以前のCKD病期と比較して、AIMの解離が有意に増加したことを考慮すると(図4)。これに関連して、fAIM%が高いDI患者は、fAIM%が低い患者と比較して、複数の有害物質のレベルが高く、血清からIgM-AIM複合体からより多くのAIMが放出された(図6)。さらに、IgMとAIMの解離の程度が高いほど、全死亡およびCVD発症のリスクが高くなることが示され(図5a、b、表2)、透析開始時のfAIM%のカットオフ値46.27%には予後予測能があることが示された(図7および表3)。DI患者の予後と、IS、ペントシジン、IP、BUN、Cre、eGFRなどの他の変数との間に有意な関連が認められなかったことから、透析開始時のfAIM%の予後予測能が強調された(図5a、b;図7;表2;表3)。eGFRとCreが透析開始時の患者の予後と関連しない、あるいはeGFRが高くCre値が低い(透析開始時の残存腎機能が高いことを示唆する)ほど予後が悪いという知見は、先行研究でも報告されている6-9。これらの観察結果にはいくつかの可能性がある7,8:透析を開始した患者が比較的高いeGFRを維持しているのは、重篤な症状や併存疾患のためかもしれない。このことは、いったん腎機能がある程度低下すると、患者の病状のさらなる悪化は、残存する腎機能の程度だけでなく、それ以外の要因にも影響される可能性があることを示唆している。さらに、体液過多の患者では血清Creが希釈されるため、Creの濃度が腎機能の程度を正確に反映しない可能性がある。同様に、BUN、IS、ペントシジン、IPなどの尿毒症毒素や病原性物質が糸球体ろ過率の低下により一定の濃度まで蓄積すると、それらの濃度の変動だけでは患者の予後を適切に予測できない可能性がある。さらに、これらの濃度は体積負荷による実際の蓄積レベルを正確に反映していない可能性もある。これらのことから、透析が必要な状態にまで達したCKD患者では、特定の尿毒症性毒素の濃度だけでは、これらの病態の重症度が正確に反映されない可能性があることが示唆される。これは、糸球体濾過量の減少を反映するだけでなく、AIMとIgMの解離が増加し、予後に関係する患者の重症度を反映している可能性がある。実際、fAIM%が高いDI患者の血液プロファイルは、fAIM%が低い患者と比較して、一般に毒性および病理学的と考えられている多くの物質の増加を示し、いくつかの有益な物質は欠乏していた(図6a-c)。さらに、DI患者のfAIM%はCRPと有意な正の相関を示し、fAIM%は慢性炎症状態も反映している可能性が示唆された(補足表4)。予後不良のfAIM %DI患者の血清ではAIMの解離が上昇したが(図6d)、それ以前の段階のCKD患者の血清では上昇しなかった(図4)ことを考えると、透析開始時に予後を悪化させる病的な血清状態は、IgMからのAIM放出を促進する血清状態に正確に対応している可能性がある。このことは、透析がまだ必要でない段階のCKD患者ではなく、透析開始時の予後マーカーとしてのfAIM%の有用性を浮き彫りにする可能性がある。本論文の結果は、fAIM%の将来の臨床応用の可能性を示している。まず、fAIM%は透析開始時の予後を反映することが直接的に示され、そのカットオフ値は46.27%(図7)であった。さらに、透析後の血清中のAIMとIgMinの解離は、透析前の血清と比較して有意に低かったことから(図6e)、%fAIMが反映する有害な血液プロファイルは透析によって改善される可能性がある。前述のカットオフ値を超える前に、%fAIMが上昇し始めた時点で透析を開始すれば、血液プロファイルが悪化しすぎる前に改善され、患者の予後を改善できる可能性が考えられる。したがって、将来、前向き臨床試験を実施して検証する価値があるかもしれない。しかし、fAIM%単独の予後予測精度はc-indexが0.658であり、直接臨床応用するには不十分である(表3)。年齢、症状、その他のマーカーを組み合わせれば、より正確な診断予測につながる可能性があり、さらなる研究が必要である。さらに、物理化学的メカニズムの観点からは、図6dに示すように、高fAIM%群の化合物濃度の変化が、AIMとIgMの解離の引き金になるかもしれない。図6a(補足図2)のGC-MSで同定された上位5つの化合物では、AIMの遊離促進は観察されなかったことから、AIMの遊離は、GC-MSとLC-MSの両方で検出された複数の低分子から高分子化合物の組み合わせによって影響を受けている可能性がある。本研究のLC-MS分析はプール血清で行われたため、信頼性に本質的な限界があり、直接的なAIM放出因子の同定は今後の研究課題である。fAIM%が高い患者の予後はfAIM%が低い患者より悪いので、IgMを含まないAIM自体が有害なのではないかと単純に考えるかもしれない。しかし、これまでの研究では、マウスにおけるAIMの作用、特に腎障害におけるAIMの作用は一般的に有益であることが示されており、AIMが有害であるとは考えにくい25-28,45。 これは、IgM遊離AIMの増加がCKDの悪化や透析導入の必要性につながるというよりも、IgM遊離AIMの有意な増加がCKDの悪化と血清プロファイルの変化の結果であるという方向を支持している。おそらく、予後不良のDI患者では、有害な代謝性溶質の量が多いためにAIMの放出が著しく増加するが、これらの溶質の量が少ない患者では、AIMの放出はわずかであろう。しかし、AIMがCKD患者や透析開始時に有益な効果をもたらすかどうかについては、さらなる研究が必要である。
最後に、我々の知見は、様々な疾患におけるAIMの臨床的関連性を理解するために、IgM結合型AIMとIgM非結合型AIMを区別することの重要性を強調している。CKD46を含むいくつかの臨床研究では、IgM-free AIMと総AIM(IgM-free+IgM-bound AIM)の間に混乱があるようだ。この研究と私たちの先行研究から、IgM-free AIMのレベルは疾患状態とより相関しており、AIM総量よりも臨床的意義が大きい可能性がある。
データの利用可能性
本研究で作成または分析されたすべてのデータは、本論文、その補足情報、および補足データファイルに含まれている。図3、5、7のソースデータはSupplementary Data 4に、図4のソースデータはSupplementaryData 5に掲載されている。Fig.6a-cのソースデータはSupplementaryData 2に、Fig.6dはSupplementaryData 6に、Fig.6eはSupplementaryData 7に掲載されている。その他のデータはすべて、合理的な要求があれば対応する著者から入手可能である。
Received: 18 June 2024; Accepted: 6 January 2025;
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